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Polymorphisme et cycle biologique de Blastocystis sp
Blastocystis sp. est un protozoaire anaérobie parasitant le tractus intestinal de l’Homme et de très nombreux animaux incluant en particulier, différents groupes de mammifères ainsi que les oiseaux, les reptiles, les amphibiens, les poissons ou bien encore les insectes (Boreham et Stenzel 1993; Cian et al. 2017; Gantois et al. 2020; Hublin et al. 2020; Tan 2004; Yoshikawa et al. 2016). L’une des caractéristiques principales de Blastocystis sp. réside en son polymorphisme (Stenzel et Boreham 1996; Suresh et al. 2009; Tan 2008) puisque 4 formes majeures de ce microorganisme ont pu être décrites dans les selles ou en culture in vitro: les formes vacuolaire, granulaire, amiboïde et kystique (Figure 2).
Le stade vacuolaire est le plus facilement reconnaissable et le plus fréquemment observé dans les cultures de laboratoire et dans les échantillons de selles. C’est aussi la forme identifiée pour le diagnostic d’une infection à Blastocystis sp. Sa taille peut varier de 2 à 200 μm avec un diamètre moyen de 4 à 15 μm. Cette forme est caractérisée par une large vacuole centrale qui aurait un rôle de stockage de glucides et de lipides (Yoshikawa et al. 1995) et qui occupe environ 90% du volume de la cellule. Le cytoplasme et les organites comme le noyau, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les mitochondries (MLO pour Mitochondria-Like Organelles) sont ainsi repoussés dans une mince bande périphérique.
Concernant la forme granulaire, la seule différence clairement visible avec la forme vacuolaire est la présence de granules dans le cytoplasme et la vacuole centrale et une taille généralement plus réduite. Pour certains auteurs, cette forme granulaire ne serait pas un stade parasitaire distinct mais plutôt une forme vacuolaire possédant un contenu cellulaire particulier (Stenzel et Boreham 1996). Cette forme est plutôt observée dans les cultures nonaxéniques plus anciennes ou traitées avec des antibiotiques (Tan 2008). Pour ce qui est de la forme amiboïde, elle a quelques fois été identifiée dans des selles diarrhéiques et liquides mais n’a été que rarement observée en culture. D’un diamètre compris entre 3 et 8 μm, sa forme est irrégulière et elle est caractérisée par la présence de pseudopodes tout en étant décrite comme immobile. Elle a été supposée jouer un rôle dans la pathogénie du parasite ce qui reste encore à confirmer (Katsarou-Katsari et al. 2008; Tan et Suresh 2006). La forme kystique souvent ovoïde ou sphérique est quant à elle la plus petite forme décrite du parasite (2 à 5 μm) ce qui peut entraîner une confusion avec des débris fécaux lors de l’observation de selles fraîches. La forme kystique présente une paroi épaisse qui a un rôle protecteur face à des conditions environnementales défavorables. En effet, les kystes de Blastocystis sp. peuvent rester viables entre 19 jours et 6 mois dans l’eau à température ambiante et au moins deux mois à 4°C (Moe et al. 1996; Suresh et al. 2009). Ils sont aussi résistants aux traitements classiques au chlore ou à l’ozone (Khalifa et al. 2001; Zaki et al. 1996). De nombreuses infections expérimentales réalisées par exemple chez des rongeurs et des oiseaux à l’aide de kystes isolés chez différents groupes d’animaux ont démontré que le kyste représentait bien la forme de résistance et de transmission du parasite (Hussein et al. 2008; Iguchi et al. 2007, 2009; Suresh et al. 2005). Plusieurs cycles de vie du parasite, parfois contradictoires, ont été proposés par différents auteurs. Néanmoins, en tenant compte des observations morphologiques comme celles démontrant le développement des kystes en formes vacuolaires et inversement (Chen et al. 1999; Suresh et al. 1993; Villar et al. 1998), le cycle de vie le plus probable de Blastocystis sp. est celui proposé par Tan (2004, 2008) (Figure 3). Brièvement, l’infection débute par l’ingestion par un hôte humain ou animal de la forme kystique présente dans l’environnement. Après excystation, les kystes se transforment en formes vacuolaires dans le gros intestin de l’hôte. Ces formes vacuolaires peuvent se multiplier par fission binaire ou se transformer en formes granulaires ou amiboïdes. Certaines de ces formes vont ensuite s’enkyster lors de la traversée du côlon, conduisant à l’excrétion de kystes dans les selles qui pourront, à leur tour, se disséminer et contaminer un nouvel ou le même hôte. Ainsi Blastocystis sp. vit dans des environnements à très faible teneur en oxygène.
Malgré le manque de données concernant le cycle biologique de Blastocystis sp., toutes les hypothèses s’accordent à dire que le principal mode de transmission du parasite est la voie féco-orale via principalement la consommation d’eau ou de nourriture contaminées par des kystes (Eroglu and Koltas 2010; Leelayoova et al. 2008; Parija et Jeremiah 2013; Tan 2004, 2008).
Taxonomie et diversité génétique de Blastocystis sp
La première description et classification cohérente de Blastocystis sp. a été publiée en 1911 par Alexeieff. Alors que cet auteur croyait d’abord observer des kystes de flagellés, il a finalement nommé ce micro-organisme Blastocystis enterocola et l’a classé comme une levure. Un an plus tard, Brumpt, qui travaillait sur du matériel humain, a modifié le nom de cet unicellulaire en Blastocystis hominis (Brumpt 1912). D’autres études basées sur les caractéristiques morphologiques, ultrastructurales et physiologiques ont classé Blastocystis comme un protozoaire (Zierdt et al. 1967), d’abord dans le groupe des sporozoaires (Zierdt et Tan 1976) puis dans celui des Sarcodina (Zierdt 1991). Plus récemment, des analyses phylogénétiques basées sur la comparaison des séquences du gène de l’ARNr 18S ont clairement inclus Blastocystis au sein du groupe des Straménopiles (Figure 4) (Silberman et al. 1996). On peut noter que Blastocystis sp. est phylogénétiquement proche de Proteromonas lacertae, un endosymbionte flagellé de l’intestin de lézards et d’amphibiens. Ces deux microorganismes ont en commun la capacité de coloniser le tube digestif des vertébrés et de présenter un stade de résistance (kyste) qui est aussi le stade de transmission.
Les Straménopiles (ou Heterokonta) sont définis comme un assemblage évolutif complexe et hétérogène qui comprend des protistes unicellulaires et multicellulaires, avec des représentants à la fois hétérotrophes et photosynthétiques (Tan 2004). Il englobe par exemple les algues brunes, les ditaomées et les oomycètes qui sont des parasites de plantes. Une nouvelle classe parmi les Straménopiles a été spécialement créée pour Blastocystis : la classe des Blastocystea dans le sous phylum des Opalinata, Infrakingdom Heterokonta, Subkingdom Chromobiota, Kingdom Chromista (Cavalier-Smith 1998). Cette dernière classification permet d’accueillir dans un taxon propre Blastocystis qui est le seul Straménopile susceptible d’infecter l’Homme suggérant un processus évolutif récent d’adaptation au parasitisme chez ce micro-organisme.
Le statut d’espèce au sein du genre Blastocystis a longtemps été discuté car les isolats retrouvés chez l’Homme comme chez l’animal sont morphologiquement très semblables. Jusqu’à très récemment, le nom d’espèce d’un isolat de Blastocystis était donné en fonction de l’hôte chez lequel il avait été isolé. On peut ainsi citer B. hominis chez l’Homme, B. ratti chez le rat, B. galli chez le poulet et B. pythoni chez le python (Belova et Kostenko 1990; Chen et al. 1997; Singh et al. 1996). La diversité génétique de ce protozoaire a ensuite été largement explorée au cours des dernières années. Des différences en termes de caryotypes ont d’abord été observées entre isolats humains (Carbajal et al. 1997), suggérant l’existence de plusieurs espèces au sein du genre Blastocystis (Singh et al. 1996; Teow et al. 1991). Puis, avec l’essor de la biologie moléculaire, notamment en se focalisant d’abord sur les approches de Random Amplified Polymorphic DNA (RAPD) (Tan et al. 2006; Yoshikawa et al. 1998; Yoshikawa et al. 2003) ou de Restriction Fragment Length Polymorphism (RFLP) toutes basées sur l’amplification du gène codant l’ARNr 18S (Böhm-Gloning et al. 1997; Hoevers et al. 2000), une large diversité génétique fut mise en évidence entre isolats de Blastocystis provenant d’hôtes très variés. En outre, une similarité des profils obtenus pour certains isolats humains et animaux fut observée suggérant tout naturellement une faible spécificité d’hôte du parasite. Ce n’est qu’en 2003 que les premières données de séquences du gène de l’ARNr 18S furent obtenues pour un nombre significatif d’isolats humains et animaux (Arisue et al. 2003; Noël et al. 2003). Elles confirmèrent cette large hétérogénéité moléculaire entre isolats et cette identité de séquence entre isolats provenant d’hôtes différents. En 2005, Noël et al. furent les premiers à publier une large analyse phylogénétique du genre Blastocystis et à proposer l’existence d’au moins 9 sous-types (STs), chacun d’entre eux pouvant représenter une espèce (Figure 5). De plus, certaines séquences d’isolats provenant d’hôtes différents étaient identiques ce qui confirmait pour la première fois le potentiel zoonotique de ce parasite.
En 2007, une nouvelle classification du parasite a été proposée dans laquelle tous les isolats devront être nommés Blastocystis sp. et caractérisés par l’un des 9 STs précédemment identifiés (Stensvold et al. 2007a). Ce nombre de STs a ensuite progressivement augmenté au gré des études moléculaires pour finalement atteindre aujourd’hui 17 pour les isolats de mammifères et d’oiseaux (Alfellani et al. 2013a,b; Fayer et al. 2012; Parkar et al. 2010; Stensvold et al. 2009) (Figure 6). Ce nombre de STs n’est probablement pas définitif comme récemment discuté par Stensvold et Clark (2020). En outre, plusieurs autres STs ont été proposés chez les amphibiens, les reptiles, les poissons et les insectes et appelés NMASTs pour Non-Mammalian and Avian STs (Cian et al. 2017; Gantois et al. 2020; Yoshikawa et al. 2016).
Méthodes de detection de Blastocystis sp
Comme pour de nombreux parasites, plusieurs méthodes de détection de Blastocystis ont été développées et sont, à ce jour, disponibles avec pour chacune leurs avantages comme leurs inconvénients. Cela englobe l’observation microscopique de selles fraiches avec traitement éventuel de l’échantillon biologique par coloration ou concentration, les méthodes culturales et les méthodes moléculaires suivies éventuellement du sous-typage des isolats. De très nombreuses études ont visé à comparer l’efficacité de ces différentes méthodes de détection (Bart et al. 2013; Dogruman-Al et al. 2010; Kumarasamy et al. 2014; Osman et al. 2016; Poirier et al. 2011; Roberts et al. 2011; Santos et Rivera 2013; Stensvold et al. 2007b; Stensvold et al. 2012; Tan 2008). Toutes ont clairement démontré la plus grande sensibilité des méthodes moléculaires pour l’identification de Blastocystis sp. par rapport aux méthodes morphologiques et culturales.
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Table des matières
Introduction
Analyse bibliographique
1. Polymorphisme et cycle biologique de Blastocystis sp
2. Taxonomie et diversité génétique de Blastocystis sp.
3. Méthodes de detection de Blastocystis sp.
a. Observation microscopique des selles
b. Méthode culturale
c. Méthodes moléculaires et sous-typage
4. Prévalence de Blastocystis sp. dans la population humaine
5. Distribution des STs de Blastocystis sp. dans la population humaine.
6. Distribution des STs de Blastocystis sp. dans la population animale
7. Evaluation du potentiel zoonotique de Blastocystis sp.
8. Les autres modes de transmission de Blastocystis sp
9. Impact de Blastocystis sp. en santé humaine et animal
10. Physiopathologie de Blastocystis sp
11. Génomique de Blastocystis sp
12. Traitement de la blastocystose
Résultats
1. Epidémiologie moléculaire de Blastocystis sp. chez des écoliers au Sénégal
a. Contribution de la candidate à l’étude
b. Résumé de l’étude
2. Prévalence et distribution des sous-types de Blastocystis sp. chez les vaches laitières au Liban et évaluation de son potentiel zoonotique
a. Contribution de la candidate à l’étude
b. Résumé de l’étude
3. Epidémiologie moléculaire de Blastocystis sp. chez les réfugiés syriens du Nord Liban
a. Contribution de la candidate à l’étude
b. Résumé de l’étude
Discussion
Situation de la blastocystose au Sénégal et plus globalement en Afrique
Prévalence et distribution des STs de Blastocystis sp. dans la filière bovine et dans la population humaine au Nord-Liban
Prévalence et distribution des STs de Blastocystis sp. dans des camps de réfugiés syriens au Nord-Liban
Conclusion
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